Nanofiltration d'acides aminés sur membranes organiques : influence des paramètres physico-chimiques et de la pression transmembranaire sur la sélectivité

Abstract - Nanofiltration of amino acids through organic membranes: influence of physico-chemical parameters and transmembrane pressure on selectivity
Nanofiltration (NF) is a new membrane technology that shows interesting potentialities for separating organic components in the range of 300 - 1000 Da molecular masses. The very high selectivity of NF is based on both solute size and solute charge, but the separation mechanisms are still a matter of debate. Selectivity mech-anisms of NF organic membranes Nanomax 50 (Millipore, molecular mass cut-off: 500 Da) and CDUF003LA (Millipore, molecular mass cut-off: 1000 Da) were studied with a 15 amino acid mixture. The Nanomax 50 membrane showed very high steric rejections for all the amino acids that make it unable to fractionate the mixture. With the CDUF003LA membrane, amino acid transmission rates exceeded 80 % and were dependent on the pH, and to a lesser extent, on the ionic strength (Γ) and the transmembrane pressure (TP). Results can be interpreted by taking into account the Donnan (1911) theory principles. A statistic predictive transmission pattern was established for three of the 15 amino acids: Glu (pl = 3.25), Ser (pl = 5.70), Arg (pl = 10.75). The maximum of selectivity was achieved at pH = 10, Γ below 10 10^-3 mol L^-1 and TP below 5 105 Pa.

Résumé - La nanofiltration (NF) est une technologie membranaire récente qui possède de très intéressantes potentialités dans le domaine du fractionnement des molécules organiques de masses molaires comprises entre 300 et 1000 Da. La très grande sélectivité de ce procédé est fondée à la fois sur la taille et sur la charge des solutés mais les mécanismes de la séparation sont encore peu connus. La sélectivité des membranes organiques de NF Nanomax 50 (Millipore, de seuil de coupure 500 Da) et CDUF003LA (Millipore, de seuil de coupure 1000 Da) a été étudiée avec une solution contenant 15 acides aminés. La membrane Nanomax 50 présentait de très hautes rétentions stériques pour tous les acides aminés qui la rendaient incapable de réaliser un fractionnement entre les solutés. Avec la membrane CDUF003LA, les transmissions excédaient 80 % et dépendaient fortement du pH et, dans une moindre mesure, de la force ionique (Γ) et de la pression transmembranaire (PT). Ces résultats peuvent être interprétés en s'appuyant sur les principes de la théorie de Donnan (1911). Un modèle statistique descriptif du transfert a été établi pour 3 des 15 acides aminés du mélange : Glu (pl = 3,25), Ser (pl = 5,70) et Arg (pl = 10,75). Le maximum de sélectivité était obtenu à pH 10, Γ inférieure à 10 10^-3 mol L^-1 et PT inférieure à 5 10⁵ Pa.